CN216595818U - 偏光板组与液晶显示元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型有关于一种偏光板组与液晶显示元件。此偏光板组包含第一光偏振单元与第二光偏振单元。其中，第一光偏振单元设于液晶单元的出光侧，且第二光偏振单元设于液晶单元的背光侧，且第二光偏振单元设置于液晶单元与背光单元之间。第二光偏振单元包含光偏振转换层或λ/2波板。通过第二光偏振单元的设置，本实用新型的偏光板组可有效提升大尺寸液晶显示元件的对比度。

Description

偏光板组与液晶显示元件

技术领域

本实用新型是有关一种偏光板组，特别是提供一种可提升大尺寸液晶显示元件的对比度的偏光板组与含其的液晶显示元件。

背景技术

液晶显示元件具有良好的显示品质与制程良率，故液晶显示元件仍为目前的主力显示设备。随着显示需求的精进，大尺寸液晶显示元件已成为主流的研发方向。其中，液晶显示元件是通过对其中的液晶单元施加电压，以改变液晶分子的排列状态，而可改变光线的光轴方向，进而达到切换亮态与暗态的效果。为实现液晶显示元件的暗态，液晶单元须与偏光板组结合，其中偏光板组包含光吸收轴是彼此垂直的上偏光层和下偏光层，且液晶单元是设置于上偏光层与下偏光层之间。

然而，当偏光板组应用于大尺寸液晶显示元件时，由于上偏光层和下偏光层的光吸收轴须彼此垂直，故受限于偏光层的原料膜材的尺寸和设备能力，如果不改变制程或添购超大幅宽的设备，上偏光层和下偏光层的其中一者将无法完整覆盖液晶显示元件，而具有幅宽不足的缺陷。另外，大尺寸液晶显示元件的对比度亦无法有效被提升，其中尤以使用VA液晶的液晶显示元件的对比度较低。

有鉴于此，亟须提供一种偏光板组与液晶显示元件，以改进习知偏光片因幅宽不足，而无法应用于大尺寸液晶显示元件，以及大尺寸液晶显示元件的对比度不佳的缺陷。

实用新型内容

因此，本实用新型的一态样是在提供一种偏光板组，其包含具有特定膜层的第二光偏振单元，而可解决习知偏光层幅宽不足的缺陷，并提升液晶显示元件的对比度。

本实用新型的另一态样是在提供一种液晶显示元件，其包含前述的偏光板组。

根据本实用新型的一态样，提出一种偏光板组。此偏光板组适用于液晶单元，且此液晶单元包括出光面及背光面。此偏光板组包含第一光偏振单元与第二光偏振单元。第一光偏振单元包含第一粘结层、第一保护层、相位补偿层与第一偏光层。第一光偏振单元是通过第一粘结层与液晶单元结合。相位补偿层是相邻于第一粘结层。第一偏光层是设于第一保护层与相位补偿层之间，且第一偏光层具有第一光吸收轴。第二光偏振单元设置于液晶单元的背光面，且液晶单元设置于第一光偏振单元与第二光偏振单元之间。第二光偏振单元包含至少一光偏振转换层或至少一λ/2波板。

依据本实用新型的一些实施例，前述光偏振转换层的数量是不小于2。

依据本实用新型的一些实施例，前述光偏振转换层的每一者的光透过轴是平行于第一偏光层的第一光吸收轴。

依据本实用新型的一些实施例，前述λ/2波板的每一者的慢轴是平行于第一偏光层的第一光吸收轴。

依据本实用新型的一些实施例，第二光偏振单元可选择性地包含第二粘结层、第二保护层与第二偏光层。第二粘结层与液晶单元的背光面结合，并与至少一λ/2波板相邻。第二偏光层是相邻且设于λ/2波板与第二保护层之间。第二偏光层具有第二光吸收轴，且第二光吸收轴与第一光吸收轴平行。

依据本实用新型的一些实施例，前述λ/2波板的数量是不大于2。

依据本实用新型的一些实施例，前述的偏光板组不包含λ/4波板或正C板。

根据本实用新型的另一态样，提出一种液晶显示元件。此液晶显示元件包含前述的偏光板组、背光单元与液晶单元，其中液晶单元具有面向背光单元的背光面与相对于背光面的出光面，且偏光板组的第二光偏振单元设于液晶单元与背光单元之间，且此液晶显示元件的此尺寸是不小于100吋。

依据本实用新型的一些实施例，前述液晶显示元件的对比度是不小于30。

依据本实用新型的一些实施例，前述液晶显示元件的液晶单元是VA液晶面板。

应用本实用新型的偏光板组与液晶显示元件，其通过设置含有至少一光偏振转换层或至少一λ/2波板的第二光偏振单元来取代习知光吸收轴互相垂直的下偏光层，而可解决偏光层应用于大尺寸液晶显示元件时幅宽不足的缺陷，并提升液晶显示元件的对比度，而可满足大尺寸显示的应用需求。

附图说明

为了对本实用新型的实施例及其优点有更完整的理解，现请参照以下的说明并配合相应的附图。必须强调的是，各种特征并非依比例描绘且仅是为了图解目的。相关附图内容说明如下。

图1是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组、液晶单元与背光单元的示意图；

图2A与图2B是分别绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图；

图3A与图3B是分别绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图。

【符号说明】

101,201a,201b,301a,301b:偏光板组

103:背光单元

110,210,310:液晶单元

120,130,220,230,320,330:光偏振单元

121,221,321:粘结层

123,223,323:相位补偿层

125,225,325:偏光层

127,227,327:保护层

231,233,235:光偏振转换层

331:粘结层

333,333a,333b:λ/2波板

335:偏光层

337:保护层

具体实施方式

以下仔细讨论本实用新型实施例的制造和使用。然而，可以理解的是，实施例提供许多可应用的实用新型概念，其可实施于各式各样的特定内容中。所讨论的特定实施例仅供说明，并非用以限定本实用新型的范围。

本实用新型的偏光板组是应用于大尺寸(如不小于100吋)的液晶显示元件，而可解决习知制程与设备限制所导致偏光层幅宽不足的缺陷，且可有效提升大尺寸液晶显示元件的显示品质。本实用新型的液晶显示元件是通过偏光板组来改变背光单元的光线的偏振方向，而可提升大尺寸液晶显示元件的对比度(即亮态与暗态的差异)至不小于30。其中，为解决习知偏光层幅宽不足的缺陷，本实用新型的下偏振单元(即邻近背光单元的第二光偏振单元)可具有或不具有偏光层。当本实用新型的下偏振单元具有偏光层时，可理解的，为解决习知偏光层幅宽不足的缺陷，下偏振单元的偏光层的光透过轴是平行于上偏振单元的偏光层的光透过轴，故为降低显示元件暗态的亮度，下偏振单元包含额外的偏振波板，以使穿透过下偏振单元的光的光轴方向垂直于上偏振单元的偏光层的光透过轴。本实用新型的偏光板组详述如下。

请参照图1，其是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组、液晶单元与背光单元的示意图。偏光板组101是设置于背光单元103的出光面的一侧，且偏光板组101包含第一光偏振单元120与第二光偏振单元130。液晶单元110是设置于第一光偏振单元120和第二光偏振单元130之间。液晶单元110是由液晶材料所制成的面板单元。在一些实施例中，此液晶材料可例如包含但不限于垂直排列(vertical alignment；VA)液晶材料与/或其他适当的液晶材料。其中，液晶单元110的构件与制作方法是所属技术领域具有通常知识者熟知，故在此不另赘述。

第一光偏振单元120可包含粘结层121、相位补偿层123、偏光层125与保护层127，其中通过粘结层121，第一光偏振单元120可与液晶单元110相结合。相位补偿层123是相邻于粘结层121，且偏光层125设置于相位补偿层123和保护层127之间。在一些实施例中，在不影响显示效果的条件下，第一光偏振单元120可选择性地包含其他适当的光学膜片(如：相位偏振板及/或补偿膜等)。在此些实施例中，可理解的，光学膜片是设置于粘结层121和保护层127之间。

粘结层121可由粘性材料(如感压胶(pressure sensitive adhesive；PSA)等)来制成。相位补偿层123可用以补偿光线经过液晶单元110所产生的相位差，而进一步提升显示品质。在一些具体例中，相位补偿层123的平面相位差值(in-plane retardation；R0值)可例如为45nm至55nm，而平面外相位差值(out-of-plane retardation；Rth)可为120nm至151nm。偏光层125是由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVA)所制成，且其制作方法是具有通常知识者所熟知，故在此不另赘述。保护层127是由三醋酸纤维素(tri-acetyl cellulose；TAC)所制成，且其制作方法亦是具有通常知识者所熟知。

在一些实施例中，基于习知偏光层的幅宽限制，第二光偏振单元130可不包含偏光层，但为降低暗态的亮度，第二光偏振单元130包含光偏振转换层(advanced polarizationconversion film；APCF)，以改变光线的偏振方向。举例而言，当液晶单元110是由VA液晶材料所制成，且液晶单元110未通电驱动(即暗态)时，第二光偏振单元130的光偏振转换层的光轴方向是平行于第一光偏振单元120的偏光层125的光吸收轴，以有效降低液晶显示元件的暗态亮度。在一些实施例中，光偏振转换层是允许背光单元103的光线的P波可通过第二光偏振单元130。

在一些实施例中，前述的第二光偏振单元130亦可包含偏光层，但可理解的，为避免习知偏光层的幅宽缺陷，此偏光层的光吸收轴是平行于第一光偏振单元120的偏光层125的光吸收轴。据此，于暗态时，背光单元103的光线仍可穿透偏光板组101。在此些实施例中，为降低暗态的亮度，第二光偏振单元130包含λ/2波板，以改变透过第二光偏振单元130的光线的偏振方向。其中，λ/2波板的慢轴是平行于偏光层125的光吸收轴。

请参阅图2A，其是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图。偏光板组201a的结构大致上与前述的偏光板组101相同，故液晶单元210与第一光偏振单元220在此不另赘述。偏光板组201a与偏光板组101的差异在于偏光板组201a的第二光偏振单元230包含两层光偏振转换层231与233。其中，光偏振转换层231与233可选用市售的商业产品(如：3M公司制作，且型号为APCF或DBEF的产品)。在一些实施例中，光偏振转换层231与233可具有相同或不同的规格。通过光偏振转换层231与233的多层相互堆叠且具双折射率的高分子膜，将非光透过轴方向的偏振光反射回背光单元，进而将非光透过轴方向的偏振光转换成光透过轴方向的偏振光。

在一些实施例中，第二光偏振单元230包含不少于二层的光偏振转换层。当光偏振转换层的层数不小于2，暗态的亮度可有效被降低，而提升液晶显示元件的对比度。举例而言，当液晶单元210是选用VA液晶材料，且第二光偏振单元230包含光偏振转换层231与233时，虽透过光偏振转换层231与233的光线的偏振方向是平行于偏光层225的光吸收轴，但当光线通过光偏振转换层231与233，平行于光透过轴的平行光线可通过光偏振转换层231与233，而垂直于光透过轴的垂直光线将会被光偏振转换层231与233反射。经反射的垂直光线可再被背光单元反射，而改变其偏振方向为平行于光偏振转换层231与233的光透过轴，进而增加于暗态穿透过第二光偏振单元230的光线。因此，通过不少于二层的光偏振转换层，前述垂直光线所增加的暗态亮度可被有效降低，而提升本实用新型的液晶显示元件的对比度。

请参阅图2B，其是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图。偏光板组201b的结构大致上与前述的偏光板组201a相同，两者的差异在于偏光板组201b的第二光偏振单元230包含三层光偏振转换层231、233与235。其中，光偏振转换层235可相同或不同于光偏振转换层231与233。较佳地，光偏振转换层231、233与235具有相同的规格。

在一些实施例中，本实用新型的偏光板组的第二光偏振单元较佳可包含不小于四层的光偏振转换层，且更佳包含六层的光偏振转换层。在一些具体例中，当第二光偏振单元包含两层光偏振转换层时，其于亮态的亮度为281.625cd/m²，于暗态的亮度为4.834cd/m²，故对比度为58.3；当第二光偏振单元包含四层光偏振转换层时，其于亮态的亮度为276.564cd/m²，于暗态的亮度为1.225cd/m²，故对比度为225.8；当第二光偏振单元包含六层光偏振转换层时，其于亮态的亮度为264.932cd/m²，于暗态的亮度为0.532cd/m²，故对比度为497.7。

请参阅图3A，其是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图。偏光板组301a的结构大致上与前述图1的偏光板组101相同，故液晶单元310与第一光偏振单元320在此不另赘述。偏光板组301a与偏光板组101的差异在于偏光板组301a的第二光偏振单元330包含粘结层331、λ/2波板333、偏光层335与保护层337。第二光偏振单元330是通过粘结层331结合液晶单元310，λ/2波板333是相邻于粘结层331，且偏光层335是设于λ/2波板333和保护层337之间。其中，粘结层331、偏光层335与保护层337是相同于前述的粘结层121、偏光层125与保护层127，故在此不另赘述。

可理解的，为了避免习知偏光层的幅宽限制，偏光层325的光吸收轴是平行于第一光偏振单元320的偏光层325的光吸收轴，故使其于未施加电压时无法呈现暗态。据此，为了呈现暗态，第二光偏振单元330包含可改变光偏振方向的λ/2波板333，以改变通过偏光层335的线偏振光的偏振方向，而使通过第二光偏振单元330的光线可被第一光偏振单元320的偏光层325滤除，借以降低暗态的亮度，其中λ/2波板333的慢轴是平行于偏光层325的光吸收轴。在一些具体例中，λ/2波板333的R0可为200nm至300nm。

请参阅图3B，其是绘示依照本实用新型的一些实施例的偏光板组与液晶单元的示意图。偏光板组301b的结构大致上与前述的偏光板组301a相同，两者的差异在于偏光板组301b包含两层λ/2波板333a与333b。λ/2波板333a是设置于粘结层331和λ/2波板333b之间，且λ/2波板333b是设置于λ/2波板333a和偏光层335之间。在一些实施例中，λ/2波板333a与333b可具有与前述λ/2波板333相同的规格，且λ/2波板333a与333b的每一者的慢轴是平行于偏光层325的光吸收轴。

在一些实施例中，当本实用新型的第二光偏振单元包含λ/2波板时，λ/2波板的数量是不大于2。当λ/2波板的数量是不大于2时，所制得的偏光板组可具有良好的对比度。较佳地，本实用新型的第二光偏振单元包含二层λ/2波板。在一些具体例中，当第二光偏振单元包含一层λ/2波板时，其于亮态的亮度为121cd/m²，于暗态的亮度为4cd/m²，故对比度为30.3；当第二光偏振单元包含二层λ/2波板时，其于亮态的亮度为118cd/m²，于暗态的亮度为0.85cd/m²，故对比度为138.8。

在一些实施例中，本实用新型的偏光板组不具有λ/4波板或正C板，故具有较低的制作成本。

依据前述的说明可知，本实用新型的偏光板组可有效解决习知偏光层应用于大尺寸液晶显示元件时幅宽不足的缺陷，并同时提升液晶显示元件的对比度，而满足应用的需求。

虽然本实用新型已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在本实用新型所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种偏光板组，适用于一液晶单元，该液晶单元包括一出光面及一背光面，其特征在于，该偏光板组包含：

一第一光偏振单元，包含：

一第一粘结层，与该液晶单元的该出光面结合；

一第一保护层；

一相位补偿层，相邻于该第一粘结层；以及

一第一偏光层，设于该第一保护层与该相位补偿层之间，且具有一第一光吸收轴；以及

一第二光偏振单元，设于该液晶单元的该背光面，且该液晶单元设于该第一光偏振单元与该第二光偏振单元之间，其中该第二光偏振单元包含至少一光偏振转换层或至少一λ/2波板。

2.如权利要求1所述的偏光板组，其特征在于，该至少一光偏振转换层的一数量是不小于2。

3.如权利要求1所述的偏光板组，其特征在于，该至少一光偏振转换层的每一者的一光透过轴是平行于该第一偏光层的该第一光吸收轴。

4.如权利要求1所述的偏光板组，其特征在于，该至少一λ/2波板的每一者的一慢轴是平行于该第一偏光层的该第一光吸收轴。

5.如权利要求4所述的偏光板组，其特征在于，该第二光偏振单元还包含：

一第二粘结层，与该液晶单元的该背光面结合，并与该至少一λ/2波板相邻；

一第二保护层；以及

一第二偏光层，相邻且设于该至少一λ/2波板与该第二保护层之间，且该第二偏光层具有一第二光吸收轴，该第二光吸收轴与该第一光吸收轴平行。

6.如权利要求5所述的偏光板组，其特征在于，该至少一λ/2波板的一数量是不大于2。

7.如权利要求1所述的偏光板组，其特征在于，该偏光板组不包含一λ/4波板或一正C板。

8.一种液晶显示元件，其特征在于，该液晶显示元件包含：

如权利要求1至7中的任一项所述的偏光板组；

一背光单元；以及

一液晶单元，具有面向该背光单元的一背光面与相对于该背光面的一出光面，其中该偏光板组的一第二光偏振单元设于该液晶单元与该背光单元之间。

9.如权利要求8所述的液晶显示元件，其特征在于，该液晶单元是VA液晶面板。

10.如权利要求8所述的液晶显示元件，其特征在于，该液晶显示元件的尺寸是一对角线不小于100吋，且该液晶显示元件的一对比度不小于30。

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